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  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2009年12月 7日 (月)

ソレノイドの外部磁場

ソレノイドコイルが形成する外部磁場の広がりは案外大きい。おおざっぱな表現をすると、ソレノイド全長と同程度の半径内は、ソレノイド磁場の影響を受ける。長軸方向には、ソレノイド径と同程度の広がりがある。

遮蔽されていないソレノイド状のコイルでは、磁場の変動を介し、結構広い範囲に磁気誘導により起電力を生じる。

磁場の軸方向の広がりは、ソレノイドコイルの交流電流を流し、同軸の種々の径のサーチコイルの起電力を測定することにより定量化できる。サーチコイルをソレノイド中央に配置すれば、幾何学的対称性から磁束は長軸に平行になるので、磁束密度分布も簡単なデータ処理で定量化できる。

棒状コアに巻いたコイルでは、磁場が広がるので、周囲の部品や配線に誘導電流が流れ、ノイズや望まない信号の混入が生じる。

スイッチング電源やDC-DCコンバータで閉磁路のチョークコイルにトロイダルコアやEIコアを使用するのは、高密度実装した時に、不要な結合を回避するためである。

なお、1kHz程度の周波数でも、渦電流の浸透厚さは1-2mm位であるから、導電体で遮蔽することは簡単にできる。この場合には、コイルはQが低下しインダクタンス値は下がる。

磁性体で遮蔽するなら、その磁性体が磁気飽和しないだけの磁束密度以下になるような断面積が必要である。この場合には、磁気抵抗が低下するのでインダクタンス値は上がる。

外部導体あるいは外部磁性体の影響を受けインダクタンス値が変化するので、当然、この現象を利用した近接センサが実用化されている。

開磁路をもつコイルを使用するときには、その磁場の広がりを意識して部品は位置する必要がある。

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